由東北大學研究員 Mikio Fukuhara(未來科學技術聯合研究中心)領導的一個研究小組發現,具有受控纖維素納米纖維 (CNF)* 結構的納米尺寸片材具有半導體特性。
半導體有兩種,一種以矽(Si)為代表,另一種以砷化鎵(GaAs)等化合物為代表。它們都是從礦物中提煉金屬製成的人工合成物,合成過程消耗大量能源,而且非常昂貴。如果我們能夠使用生物質材料開發半導體,我們就可以期待新產業的誕生,因為它們是碳中性、可再生且廉價的材料。
造紙紙漿有望成為地球再生碳中性材料的王牌材料,但目前其應用僅限於機械和化學領域。該研究小組預測,電荷分佈和電子轉移可以通過組織為像 CNF 一樣的精細結構來表達。
研究表明,由一年生紅麻(一種起源於西非的植物,用作造紙原料)製成的納米(十億分之一)米大小的無定形紅麻纖維糖納米纖維 (AKCF) 片材含有 n-型表明半導體特性(電流的電壓依賴性在負電壓區域反轉的行為)。此外,還顯示了直流導通期間的並聯電路(低導帶)到交流導通期間的並聯電路(高導帶)的特性。
由於這些特性,與使用昂貴的高純度矽 (Si) 材料和稀有金屬的化合物半導體不同,用廉價且無害的生物材料生產半導體的可能性也出現了。此外,通過利用日本豐富的森林資源,預計使用植物來源半導體的紙電子產品將投入實際使用。
* 將以纖維素為主要成分的植物纖維鬆散精煉成納米尺寸的材料。
論文信息:[科學報告] 一種新型n型半導體生物材料